科技与生活杂志：大坝坝基开挖施工技术实践 |
| 2012-10-15 10:44 作者：邱君景1，蔡书成2 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网10月15日讯】据《科技与生活》杂志2012年第16期刊文称，结合某水电站大坝施工实例，在拱坝坝基基坑开挖时，采用了大型机械设备进行施工，同时采取光面爆破等开挖技术，保证了施工进度，为同类工程提供借鉴实例。
关键词大坝工程；坝基开挖；光面爆破
1工程概况
该水电站拦河坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程187.9m，防浪墙顶高程189.1m，河床清基后，趾板底高程132m，相应最大坝高55.9m。坝顶按一般交通要求布置，宽5.5m，长444m。坝基覆盖层土方开挖247334m3，石方开挖90720m3。
2坝基土石方开挖程序
坝基开挖梯段根据施工机械性能、施工安全、边坡处理及设计、规范等要求划分，开挖梯段高差为10m，槽挖部分掌子面宽度按设计宽度。
2.1开挖施工程序
坝基开挖根据现场的自然条件和施工条件，划分为右岸岸坡、左岸岸坡和河床段三个区域，三个区域既相对独立又相互关联，依次自上而下进行施工。首先进行表面覆盖层的施工，岸坡地段以人工清理为主，河床地段和岸坡坡脚处采用人工配合3m3装载机、1.6m3液压反铲和D85推土机进行覆盖层的剥离，而后进行岩石部分的开挖施工。
对于本工程坝基石方开挖高度在7m以上的部位，采用深孔梯段预裂爆破的方法进行施工，开挖高度小于7m和局部边角块体及边坡修整，采用手风钻钻孔松动爆破；由于左岸岸坡施工条件复杂，岸坡石方开挖以手风钻钻孔为主，潜孔钻辅助。爆破采用非电引爆技术，炸药单耗为0.45Kg/m3左右；对于石方开挖施工过程中遇到的不稳定边坡，采取边开挖边支护的方法施工；对于边坡开挖出露的软弱岩层和构造破碎带区域，按施工图纸和监理工程师的指示进行处理，并采取排水或堵水等措施。
大坝基础开挖主要是趾板基础的开挖，开挖至弱风化岩，为确保设计轮廓线外岩体不受破坏，采取预裂爆破方法进行开挖，竖向预留1m～2m保护层的梯段预裂爆破方法开挖施工。趾板的开挖分两步进行：第一步是按设计线剥离覆盖层，然后开挖，第一期开挖到设计初定的高程后进行验收，再将趾板基坑的测量资料提供给监理工程师和设计人员最终定线，以尽量避开不利的地质地形因素，确保安全和取得最好的经济效果，再进行第二期开挖调整，最后至少保留20cm～30cm保护层，待浇趾板砼前由人工撬挖处理。大坝坝基开挖施工的爆破参数见表1，实施中，根据具体实际情况作适当的调整。
表1光面爆破和预裂爆破参数
孔径（mm） 药包直径（mm） 孔距（m） 不偶合系数 线装药密度（Kg/m） 堵塞长度
（m）
光面爆破 50 20～25 0.5～0.6 2～2.5 0.2～0.4 1.0
预裂爆破 80--110 32 0.8～1.0 2.5～3.43 0.4～0.6 1.0
2.2基础开挖、处理及边坡支护
对基础严格按施工详图或设计规定的边界开挖，并使开挖面以下或以外的基岩保持设计要求的完好状态。对永久边坡或倾斜、垂直或水平的建基面，均按设计开挖线布置预裂孔，进行预裂爆破及控制爆破。边坡开挖严格按照自上而下程序进行，同时清理危石、加固坡面。遇不良地质地段开挖边坡，及时与设计和监理联系，取得设计和监理工程师要求进行支护，确保边坡稳定。
3开挖技术
开挖施工将根据现场的具体条件，采取分区分块自上而下的原则施工，每一区块采取深孔梯段控制预裂爆破方法进行，以潜孔钻钻孔为主，手风钻辅助，采用1.6m3反铲装碴，用15T自卸汽车运至弃料场。结合本工程实践，笔者总结如下：
1）边坡预裂孔钻孔：坡面经测量定线后，进行预裂爆破钻孔，造孔时钻机的机架定位符合边坡设计线要求，保证钻孔精度。
2）爆破孔钻孔：边坡预裂完成后，采用“自上而下、分层分块”梯段微差挤压爆破方法进行梯段造孔。考虑到开挖料的利用，爆破孔的参数根据各时段填筑料的类别、地质因素等条件随时调整。
3）土方开挖将采取人工配合D85推土机集料，1.6m3反铲装车，15T自卸汽车运输出渣；石渣采取挖掘机装车，15T自卸汽车运到弃料场。
3.1爆破试验
为保证火工材料的使用安全，减少爆炸破坏效应，进行了爆破试验，所有各项试验均需监理工程师审查后，进行现场原型试验。火工材料性能试验，对新入库的火工材料进行常规抽样性能试验。梯段爆破参数试验，开挖过程中进行主次堆石料的开采爆破试验，以获得较为合理的钻孔爆破参数，使爆落的石料达到填筑料的设计要求，保证开挖石料的利用。爆破参数的选取其中光面爆破参数见下叙述。光面爆破参数选择：选用手风钻钻孔，孔径Φ42mm，拟定孔间排距为50cm～60cm，线装药密度△=250g/m～350g/m。
因开挖爆破频繁，开挖边坡高差较大，设观测点观测边坡稳定，以保证开挖区内作业人员和设备的安全。由爆破专业工程师主持整个爆破开挖的技术措施及方案，在确保施工进度和石料质量的同时，控制炮孔深度及装药量等，并及时采取行之有效的保护措施，努力减少爆破振动、爆破飞石等危害。
3.2基面及边坡处理
本大坝工程中存在的主要地质缺陷为断层、岩脉及节理密集带，主要分布在趾板部位，其中F1断层从坝0+044至坝0+060穿过趾板，宽1m至1.5m，深挖4.5m并回填C25混凝土并对回填混凝土与基面间进行接触灌浆，同时固结孔由二排增至三排，孔深增至8m，帷幕孔由原间距2m加密至间距1.5m；节理密集带Jm8起始桩号为坝0+71至坝0+078，处理方法是固结孔由二排增至三排，孔深增至8m，帷幕孔由原间距2m加密至间距1.5m；岩脉βμ1从坝0+215至坝0+330穿越趾板，宽1.5m至2m，深挖3m，回填C20混凝土，固结孔间距由2m加密至间距1.5m，孔深增加至8m，帷幕孔由2m加密至间距1.5m；Jm51起始桩号为坝0+320至坝0+330，处理方法是固结孔由二排增至三排，孔深增至8m，帷幕孔由原间距2m加密至间距1.5m；βμ2坝0+290至坝0+310穿过趾板，宽0.1m至0.3m，深挖0.5m并回填C25混凝土，由原间距2m加密至间距1.5m，孔深增至8m，帷幕孔由原间距2m加密至间距1.5m；Jm68起始桩号为坝0+404至坝0+414，处理方法是固结孔间距由2m加密至间距1.5m，孔深增至8m，帷幕孔由原间距2m加密至间距1.5m。处理方法与结果符合设计及规范要求。
一次完成开挖后预留保护层，建基面开挖完无反坡，将陡坎部位顶部削成平缓状；基础开挖完成后，清除表面爆破松散体，用高压水枪彻底冲洗，直至清理干净裸露基岩。大坝右岸坡处理方法如下：打设长3m，间距及排距为2m，系统锚杆，锚杆直径为φ22，挂φ6＠200钢筋网，喷C20混凝土厚10cm。左岸边坡由于高度较低，岩石条件相对较好，只需对土坡段176以上进行顶部卸荷处理。处理结果符合设计要求。
图1坝基清理
4工程实践效果
本工程岩石开挖至建基面并满足设计轮廓线后，对断层、破碎带等地质缺陷按要求进行处理，撬除松散的，将棱角及倒角处理完后，联系监理、设代、地质人员进行联合验收和地质素描。趾板下游至M线开挖清理至弱风化岩，经地质工程师及监理验收符合设计要求。
“M”线下游河床段清理至强风化岩，其中主河床段基面为弱风化岸。经地质工程师及监理验收符合设计要求。“M”线下游岸坡深入全风化1m。符合深入0.5m至1m的设计要求。左岸及河床段趾板落在弱风化岩上，开挖平面位置及高程符合设计要求。右岸趾板165以下为弱风化岩，符合设计要求，165以上为强风化下部岩石，需采取增设混凝土拖板措施处理。
从最终的工程施工质量评定表明，水库工程拦河坝基础开挖与处理工程共计84个单元工程，自评合格84个单元工程，合格率100%，优良65个单元工程，优良率77.4%；监理单位复评合格84个单元工程，合格率100%，优良65个单元工程，优良率77.4%。
5结束语
结合某水电站大坝施工实例，对大坝基础开挖主要是趾板基础的开挖，开挖至弱风化岩，为确保设计轮廓线外岩体不受破坏，采取预裂爆破方法进行开挖，竖向预留1～2m保护层的梯段预裂爆破方法开挖施工。从工程实践效果表明，所采取的坝基开挖技术是切实可行的，值得同行所参考。
作者简介
邱君景（1983-），男，河南南阳人，助理工程师，主要从事水电工程建设管理工作；蔡书成（1980-），男，河南南阳人，助理工程师，主要从事水电水电工程建设施工工作。
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